Forscher verbessern Kunststoffe aus Mais und Sojaproteinen

Forscher verbessern Kunststoffe aus Mais und Sojaproteinen
Anonim

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David Grewell hob das kleine Plastikmodell eines Moleküls auf, das er in seinem Büro aufbewahrt. Er zerknüllte die Faltteile des Modells zu einer Kugel. Das ist ungefähr die Form eines Soja- oder Maisproteins, sagte Grewell, ein Assistenzprofessor der Iowa State University für Agrar- und Biosystemtechnik. Dann faltete er das Modell zu einer langen, geraden Schlaufe auseinander. Das passiert, wenn Forscher etwas Glycerin - ein Nebenprodukt der Biodieselproduktion - und etwas Wasser zum Molekül hinzufügen. Und so können biologisch abbaubare Kunststoffe aus den Proteinen von Iowa-Pflanzen hergestellt werden.

Aber das sind nicht die stärksten Kunststoffe. Deshalb arbeitet Grewell mit einem Team von Forschern aus dem US-Bundesstaat Iowa zusammen, um die Kunststoffe mit Nanotonen zu verstärken, Tonstücken, die nur 10 bis 20 Milliardstel Meter dick sind.

Es ist nicht einfach, mit diesen winzigen Lehmstücken zu arbeiten. Sie neigen dazu, aufgrund elektrostatischer Kräfte in Klumpen zusammenzuhalten, sagte Michael Kessler, ein stellvertretender Professor für Materialwissenschaften und Werkstofftechnik in Iowa, der ebenfalls an dem Projekt arbeitet. Diese Tonplättchen müssen abgetrennt und gleichmäßig im gesamten Kunststoff gemischt werden, um als Verstärkungsmittel sehr gut zu sein.

Die Forscher wenden sich hochleistungsfähigem Ultraschall zu - hochfrequenten Schallwellen, die für das menschliche Gehör zu hoch sind -, um die Blutplättchen zu trennen und zu dispergieren. Diese Technologie kennt Grewell sehr gut: Er arbeitete 12 Jahre in der Forschung und Entwicklung für die Branson Ultrasonics Corp. in Danbury, Connecticut. Mit Ultraschall hat er Erdbeeren eingefroren, Reis verarbeitet und viele andere Anwendungen bewältigt.

Die Forscher verwenden auch mikrozelluläre Schaumtechnologien von Trexel Inc. aus Woburn, Massachusetts, um die Kunststoffe zu formen und zu extrudieren. Es wird erwartet, dass die Verarbeitungstechnologie die biologisch abbaubaren Kunststoffe verbessert und es den Forschern ermöglicht, weniger Basismaterial für die Herstellung der Kunststoffe zu verwenden.

Grewell sagte, dass die potenziellen Anwendungen für Kunststoffe aus pflanzlichen Proteinen Einwegwickel für Heuballen, Töpfe für Pflanzen und Verpackungen für die Lebensmittelindustrie umfassen.

Grewell, Kessler, Howard Van Auken, Professor für Management, und Gowrishankar Srinivasan, Absolvent der Industrie- und Agrartechnologie, arbeiten mit zwei Iowa-Unternehmen, der Vermeer Manufacturing Co. aus Pella und der Vibroacoustics Solutions Inc. aus am Kunststoffprojekt Ames. Das Projekt wird teilweise durch einen Zuschuss in Höhe von 68.758 USD aus dem Grow Iowa Values ​​Fund, einem staatlichen Wirtschaftsentwicklungsprogramm, unterstützt.

Jay Van Roekel, der Segmentmanager für die Produktgruppe der Vermeer AG, sagte, das Unternehmen werde Heubeutel testen, die aus den von den Forschern des US-Bundesstaates Iowa entwickelten Kunststoffen hergestellt werden. Van Roekel sagte, das Unternehmen sei sehr daran interessiert, das Forschungsprojekt zu unterstützen.

"Es ist aufregend, an der Entwicklung biologisch erneuerbarer Technologien und der Gewinnung von Biomasse beteiligt zu sein", sagte er. "Wir sehen, dass Bioeneuerbare Energien jeden Tag Fuß fassen und expandieren."

Sam Senti, ein Anwendungsspezialist für Vibroacoustics Solutions Inc., sagte, dass das Unternehmen biologisch erneuerbare und biologisch abbaubare Kunststoffe in einem von ihm entwickelten Stiftschmiermittel verwenden möchte. Das biobasierte Schmiermittel reibt sich auf Metallen ab - es kann beispielsweise verwendet werden, um die Räder von Lokomotiven dabei zu unterstützen, leichter um Kurven in einer Spur zu rollen. Laut Senti wären biologisch abbaubare Kunststoffe, die das Produkt des Unternehmens versteifen, für Außenanwendungen sehr nützlich. Deshalb möchte das Unternehmen den Forschern bei einigen Feldtests helfen.

Die Kunststoffe der Forscher sind noch nicht bereit, das Labor zu verlassen. Grewell sagte, er arbeite an Produktionsrezepten, Verarbeitungstechniken und Ultraschallanwendungen. Kessler wird auch daran arbeiten, die Festigkeit des Kunststoffs sowie seine thermischen und mechanischen Eigenschaften zu charakterisieren.

Die Zusammenarbeit mit den beiden Unternehmen sollte dazu beitragen, die gesamte Arbeit voranzutreiben, sagte Kessler.

"Die Zusammenarbeit mit diesen Unternehmen wird nützlich sein", sagte er. "Und wir hoffen, dass es uns dabei hilft, andere Ideen zu entwickeln."

Quelle: Iowa State University